红砂岩高填方施工工法在飞行区场道中的应用

王瑞香

（山西机械化建设集团公司，山西太原　030009）



红砂岩高填方施工工法在飞行区场道中的应用

王瑞香

（山西机械化建设集团公司，山西太原030009）

摘要：针对红砂岩高填方施工的特点，介绍了红砂岩高填方的施工工艺原理，从施工准备、施工爆破、料场分选、压实施工等方面，阐述了红砂岩高填方的施工操作要点，并提出了施工质量及安全控制措施，指出红砂岩高填方施工具有显著的经济、社会效益。

关键词：红砂岩，高填方施工，机场场道，填料

0　引言

随着我国经济的持续发展，航空运输业的任务日益繁重，新建或改扩建的机场越来越多。红砂岩在我国赣、浙、湘等地区广为分布，该地区在机场建设的过程中，红砂岩场道施工成为一项非常重要的问题。红砂岩不仅存在着已发生崩解的现象，还能具有很大的吸水性，吸水后会继续发生崩解，从而引起填筑体的沉降。因而如何解决红砂岩高填方成为机场场道土石方填筑施工中的一个极具困扰难题。红砂岩的施工技术也成为摆在我们面前的一项重要课题。

1　红砂岩高填方施工的特点

红砂岩高填方施工主要适用于机场填方、道路填方及房屋装修工程施工。这种施工方法有三点明显优势：首先，道槽及土面区施工填料采用红砂岩，因地制宜，就地取材，达到挖填平衡，节约二次征地，节省投资，降低工程成本。其次，施工质量可靠，外形美观，加固效果良好，稳定性好。最后，施工过程中减少了对环境的污染，实现了良好的经济和社会效益。

2　红砂岩高填方施工工艺原理

由于机场建设土石方工程量大，考虑经济原因，达到土石方挖填平衡，必须就地取材。那么，如何解决该技术难题，必须从红砂岩的结构特性着手。

根据现场试验，红砂岩虽具有遇水崩解软化、干湿循环强度变化明显等特性，但其浸水崩解强度还有很大差别，可划分为以下三类：一类红砂岩：先烘干，浸水24 h呈泥状或渣状崩解，单轴极限抗压强度Ra=2 MPa～5 MPa；二类红砂岩：先烘干，浸水24 h呈块状崩解，单轴极限抗压强度Ra= 10 MPa～15 MPa；三类红砂岩：先烘干，浸水24 h不崩解或棱角处小量崩解，崩解的重量小于总量的1%，单轴极限抗压强度Ra≥15 MPa。

由相关检测试验指标可看出，其中三类红砂岩强度高，不易崩解或小量崩解，对于大体积填筑影响较小，考虑现场该类红砂岩的存量，确定全部三类红砂岩用于道槽区，以保证飞机升降、滑行处土石方人工地基的稳定。

一、二类红砂岩应用于机场土面区，该部分因属非跑道区，对于压实度、沉降等各项设计指标的要求较为宽松。

通过现场压实试验结果，该难题得到初步解决。

3　红砂岩高填方施工工艺流程及操作要点

3.1工艺流程

施工准备→料场填料试验→现场清理→红砂岩试爆→爆破参数调整、石方爆破→料场分选→道槽区压实试验段施工→总结试验成果、提取试验报告并审批→道槽区填筑施工→土面区压实试验段施工→总结试验成果、提取试验报告并审批→土面区填筑施工。

3.2操作要点

1）施工准备。

a.料场填料试验施工准备。料场清除杂物爆破前，首先要清除料场表面的垃圾（草木、杂物、淤泥、耕植土），并堆放在指定地点。制定试验计划，进行填料最大干密度，最佳含水量和液限、塑限、颗粒分析试验，并按区编号列表，报监理工程师审批，作为现场控制填料压实度的依据。

b.爆破施工准备。首先是爆破前进行现场踏勘，做好施工准备。其次严格遵守相关爆破审批手续。最后先进行试爆，以确定爆破参数。

2）红砂岩石方爆破。

a.红砂岩试爆及爆破参数。正式爆破前按拟定爆破参数进行试爆破，并根据试爆结果调整爆破参数。根据实际生产经验总结红砂岩爆破深孔、浅孔设计参数见表1，表2。

表1　深眼爆破设计参数汇总表

表2　浅眼爆破设计参数汇总表

b.红砂岩爆破。本工程中机场场地最大高差29. 475 m，分为2层爆破施工。爆破方式选用浅孔与深孔爆破联合作业，实行松动控制爆破；控制最大段起爆药量以保证民房与周边设施不受爆破震动的损害。大块岩石用破碎机进行二次破碎。

3）料场分选。

a.根据详勘报告分区。根据详勘报告给挖方区分区分块并编出山头号，放出大样轮廓线，分为爆破岩石区、土石混合区，岩土区分别对应一类红砂岩、二类红砂岩、三类红砂岩。

b.检测数据分区。取源点土样，做重型击实试验，根据检测最大干密度，最佳含水率等指标确定，一类红砂岩最大干密度1. 9，最佳含水率10. 5%，二类红砂岩最大干密度2. 0，最佳含水率9. 8%，三类红砂岩最大干密度2. 12，最佳含水率4. 5%。

c.开挖工艺采用设备不同分区。一类红砂岩采用先爆破再开挖、二类红砂岩采用先耕松再开挖、三类红砂岩直接开挖。

4）压实试验段施工。

a.试验段施工。试验段施工时，按等厚法填料确保厚度均匀，同时控制填料最大粒径不超过150 mm，不均匀系数控制在15～20范围，对于填料中少量的大块硬质岩，应剔除或破碎，确保填筑面压实的均匀性。在卸土同时推土机跟进推平。对各遍数填筑前、填筑平整后、碾压过程中及碾压结束后的控制点分别进行高程测量，并作好记录。静压1遍后在工作面上布设10×10方格网检测点。随后每强振碾压1遍均检测顶面标高，计算沉降差。各测点在碾压前后的高差平均值就是测点的压实沉降差。若未达到设计要求再碾压1次，每次观测测量桩位与原地上1遍碾压测量记录对应，重复以上步骤直到沉降差小于5 mm。

b.试验结果。经现场测试及室内试验、计算得出：虚铺厚度为50 cm，平均高程为94. 427 m（见表3）。

表3　压路机碾压技术参数结果

c.结论分析。通过试验段施工，可以得出，在虚铺层厚50 cm情况下，填料含水率接近最佳含水率的情况下，选用50 t振动式压路机在碾压6遍后，能达到设计规定的土面区压实度90%标准；在碾压8遍后，能达到设计规定的道槽区（4 m以下）和边坡区压实度93%标准；在碾压9遍～10遍后，能达到95%～96%的压实度标准。

5）红砂岩场道施工工序。

a.红砂岩填料碾压松铺层。采用分层铺摊的方式进行红砂岩的填筑和碾压：第一步：实验（压实的方法以及铺摊的厚度）。第二步：碾压设备（320马力推土机以及40 t振动压路机并配备60 t拖式振动碾）。第三步：控制填料铺设的宽度。

b.红砂岩填料的“耙压”。所谓“耙压”，指的是在施工中采用推土机将红砂岩的填筑材料进行推平，然后利用碾压机进行压实，接着再使用松土齿耙进行耙松，称为“耙压”。

对于一、二类岩，现场的“耙压”和以振动压路机的振动碾压就可以满足。相关试验数据表明，在实际的施工中，耙压的次数必须三遍以上才可以把颗粒比较大的红砂岩碾碎，而三类红砂岩必须采用破碎机二次破碎（见表4）。

表4　“耙压”数值表

c.压实度含水量控制。严格控制红砂岩的填筑材料的含水量（用Wot进行表示），相关实验表明红砂岩填筑料的最佳含水量（Wot）通常控制在4. 5%～10. 5%之间。

d.碾压。第一步：选择合理的碾压机器；第二步：对实验段进行施工；第三步：确定经济技术参数，用于大面积的施工。

e.压实工作的控制与检查。红砂岩填筑的压实工作与其他填筑料的压实要求相同，要符合其干密度和含水率相应调整的要求。通过检测具体数据见表5。

表5　红砂岩压实控制数据

6）红砂岩填筑注意的问题。

a.选料方面：选取级配良好接近最佳含水率的红砂岩作为土石方填筑材料。对含水率偏高的填料通过摊开晾晒，使其含水率达到要求后再进行使用；对含水率不足的进行洒水处理使其接近最佳含水率。对于级配不合格的填料进行粗细颗粒的掺配后，进行填筑使用。

b.工艺控制：先用轻型后用重型机具，先慢后快，每次运行碾压机具从两侧向中央进行，主轮重叠15 cm左右；碾压机具的时速控制在2 km/h～3 km/h。通过试验段施工，碾压遍数控制在6遍～8遍。

c.加强现场施工的工序报检程序控制，土石方施工做到分层填筑、及时报验。项目部试验室做到及时自检，在压实度、厚度、平整度检测合格后，及时上报给监理单位会同第三方检测单位进行抽检，验收合格后进行下一道工序的施工。

d.针对红砂岩遇水易膨胀、吸水性、透水性强的特点，在土石方施工过程中重点做到了防水、引水、排水。

4　红砂岩高填方施工的质量控制、安全措施

首先在质量控制方面必须遵照执行的有关部门、地区颁发的标准、规范名称。根据每个工程的具体特点，满足设计要求。提高施工人员的技术水平，在施工中的每一个环节都要严把质量关。其次在安全措施方面严格遵守《中华人民共和国安全生产法》《建设工程安全生产管理条例》等国家法律法规中有关安全生产的规定。认真执行工程承包合同中的有关安全要求。

5　红砂岩高填方施工的应用实例及效益分析

实例1：江西上饶三清山机场项目4C级标准飞行区场道建设工程。

江西上饶三清山机场项目4C级标准飞行区场道建设工程地处江西省赣东北地区，该项目土石方填料主要为红砂岩。道槽区施工于2014年1月26日开始，2014年11月10日完工。施工过程中严格按照压实试验所确定的施工参数进行施工，同时做好材料的级配控制，道槽区土基防护和排水工作，从而保证施工质量和整体稳定性。完工后经上饶市工程建设质量监督检测中心站检测，累计沉降量不超过3 mm/月，压实度、平整度、地基反应模量均符合设计要求。

实例2：铜仁凤凰机场改扩建工程——跑道延长工程。

铜仁凤凰机场改扩建工程——跑道延长工程于2013年3月12日开工，同年5月21日竣工，该工程为部分施工部位填料为红砂岩，填料面积约51. 29万m2。由于施工中采用了红砂岩的地基处理方法，大大节约了投资和缩短了工期。施工过程中及完工后经检测单位检测，地基承载力及压实度都满足设计及规范要求。场地稳定性受到了时间、降雨、季节变化等因素。

综上所述，利用红砂岩作为机场场道填料实现了就地取材、挖填平衡、节约资金等优势。红砂岩高填方施工技术经过多个工程实践，已形成综合、完整的一套施工工艺，该工艺经济和社会效益显著，有着广阔的推广应用前景。

参考文献：

［1］任仁.复杂地形条件下高填方路基稳定性三维有限元分析［J］.公路交通科技（应用技术版），2011（5）：77-79.

［2］赵明华，邓觐宇，曹文贵.红砂岩崩解特性及其路堤填筑技术研究［J］.中国公路学报，2003（3）：170-171.

［3］左文贵，彭振斌，杜长学.“长·株·潭”地区“红层”工程性质的研究［J］.地质与勘探，2005（5）：30-31.

The application of red sandstone high fill construction method in airport runway

Wang Ruixiang
（Shanxi Mechanization Construction Group Limited Company，Taiyuan 030009，China）

Abstract：According to the characteristics of red sandstone high fill construction，this paper introduced the construction technology principle of red sandstone high fill，from the construction preparation，construction blasting，yard separation，compaction construction and other aspects，elaborated the construction operation key points of red sandstone high fill，and put forward the construction quality and safety control measures，pointed out that the red sandstone high fill construction had significant economic，social benefits.

Key words：red sandstone，high fill construction，airport runway，filler

中图分类号：TU745

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）09-0092-03

收稿日期：2016-01-14

作者简介：王瑞香（1978-），女，工程师